一、技术研究背景

隧道是半封闭性结构物，隧道内的声波在传导时会形成多次折射与反射，这就导致了隧道内的交通噪声形成十分明显的汇集效果，进而使得隧道内部的噪声衰减缓慢，噪声强度也远远高于隧道外部。隧道内的高分贝噪声环境不仅会给驾驶员带来紧张和焦虑情绪，影响驾驶员的注意力和反应速度，增加行车安全隐患，而且会对隧道养护工作人员的听力及正常交流产生影响。特别是对经过如居民集聚区、学校、医院、科研、宗教等环境敏感区域的隧道，隧道内部噪声的影响范围更广、影响程度更大。《声环境质量标准》中对高速公路两侧的噪声强度有明确规范要求，即在昼间小于70分贝，夜间小于55分贝。另外,隧道内的强噪声可能也会对隧道本身造成危害,例如使隧道内壁、顶部以及地面等结构部位造成不同程度的损伤。因此，当长大公路隧道内的噪音强度高于该标准值时，就应该采取相应的降噪措施来保证隧道内的噪音强度满足各类标准，最大程度的降低对周围社会环境和隧道内部的损害。本文主要以山东省济南市旅游路开元隧道提升改造项目为背景，浅析公路隧道采用的减振降噪技术措施及应用效果。

二、噪声特性理论分析

相关研究表明，隧道内交通流产生的噪声主要来自三部分:车辆轮胎噪声、行驶车辆进、排气噪声和发动机噪声。小型车的噪声主要来源于轮胎噪声,大型车噪声主要来源于发动机噪声，中型车则两者皆有。

因隧道内各路面结构、车型、车速存在的差异，产生的公路交通噪声的频率特性也存在较大差异，不同频率的交通噪声将对周围环境产生不同程度的影响。以美国道路交通噪声污染预测模型FHWA为基础，丁真真对实测车速和噪声源强数据进行回归分析，修正了公路交通噪声源强分频谱预测模型。

RAYNOISE中线声源的声压级功率是由该线声源上的n个点声源功率叠加而来，经试验发现，隧道内各监测断面在线声源持续作用下的声压级分布情况大致相同，故取随机声压级监测断面为例研究不同噪音频率下隧道内车辆持续通行时的噪音分布状况。从研究中可以发现不同频率下“噪声优势车型”不同,60Hz时声源等效中心位置最高,约1.8m,此时“噪声优势车型”为大型车辆,高声压区主要分布区域在与路面高度大约为1.0-2.0m拱腰范围内，，横截面平均噪声强度约78.65分贝;500Hz时有2个声源中心，声源等效中心位置距离地面分别约0.3m和0.8m,此时“噪声优势车型”为小型车辆与中型车辆,高声压区集中在0.2-1.6m,横截面平均噪声强度约79.14分贝;1000Hz时声源等效中心位置最低，此时“噪声优势车型”为小型车辆，高声压区主要分布在与路面高度大约0.1-0.8m拱腰范围内，横截面平均噪声强度约80.66分贝。由此可得出隧道内噪声强度随噪声频率提高,高频率声波产生的噪音强度更大。隧道内声场沿路面中线对称分布,从同一行车道上3条线声源等效中心向四周发散，其中60Hz时声源等效中心位置最高,高声压区分布扩散范围最广。低声压区主要集中于拱顶部位及隧道壁边界上,相邻频段低声压区噪声强度相差1.00分贝左右。相比于单车同行，线声源作用下的隧道噪音更高,分布差异性更大，其中以1000Hz为最，此频率下声压级最大值达到了89.13分贝,比最小值高17.54分贝,远远超过规范的要求,有必要采取必要的降噪措施。

通过对不同车型的实测交通噪声进行频谱分析，可以发现大型车的噪声强度随声音频率的降低大体呈上升趋势,频率越低，噪声强度越高，高强噪声主要集中在125Hz以下的低频段，而中小型车的噪音强度随噪音频率增大先增后减,大体呈现中间高两边低的发展趋势，高强噪声主要集中在500-1000Hz频段。125Hz以下的低频段内大型车的噪声声压级高于中小型车,其最高声压级达到88.5分贝,现场实测数据变化趋势与丁真真的研究结果大致相同。

三、降噪材料选用

开元隧道是济南市第一座市政隧道，其地理位置显著、交通量大、社会关注度高，开元隧道所处的旅游路，是济南市城区东西向一条重要交通动脉，对于畅通济南城区交通网发挥着重要作用。

结合2018年以来开元隧道工作日全天流量分析，工作日全日机动车流量约为4.1万辆/日，以小型机动车为主，约占总量的95%。

在众多控制噪声污染的方法中,利用吸声或消声材料是最基本的降噪手段,结合开元隧道实际情况本次改造采用吸声材料吸声范围集中在500Hz-1000Hz，故选用多孔类材料作为主要吸声材料。

经论证研究后采用高粘高弹改性沥青路面、多孔吸音搪瓷钢板及膨胀珍珠岩防火涂料组合形成整个被动降噪系统，该方案在原有隧道提升改造材料的基础上进行升级兼具了实用性与经济性。

（1）高粘高弹改性沥青

根据驻波比法测定的数据,从峰值吸声系数来看,PG76改性沥青与AC-13C相比较，PG82高模量混合料提升77.5%，降噪性能提升60.1%,高粘高弹混合料提升81.5%。从平均吸声系数与全频率吸声效率来看，高粘高弹沥青的降噪效果最明显,相比AC-13C，提高24.1%。从交通频率(200-1000Hz)吸声效率来看,高粘高弹沥青与PG82高模量沥青的差别微乎其微，仅提高2.2%，相比PG76改性沥青提高4.3%,相比AC-13C提高6.0%。表明提高沥青粘韧性与模量,对于吸收交通噪音具有的效果相似。从小汽车吸声效率来看,高粘高弹沥青对小汽车噪声(800-1000Hz)的降噪效果最好,相比PG76改性沥青提高13.4%,相比高模量沥青提高15.8%，相比PG普通沥青提高27.9%。经分析发现该原因为小汽车速度较快,胎-路面振动频率较高,相对位移频繁.而高粘高弹沥青具有较高的韧性与粘性,能够减少胎-路相对位移产生的噪声。

（2）打孔搪瓷钢板

多孔性吸声材料的吸声系数与频率成正相关。对高频噪声吸声效果相对较好,对低频噪声吸声效果较差,并且存在一个吸声系数的峰值,峰值在哪个频率取决于吸声材料的孔径、厚度等因素。建筑吸声材料中金属吸声板是经特殊加工处理,制成不同穿孔率的金属板来消除噪声的一类材料。该类材料的特点是防火、材质轻、防潮、强度高、耐高温高压,且造型美观、色泽高雅、立体感强、组装方便、装饰效果好,能够满足公路隧道内吸声材料的要求，故最终选用打孔搪瓷钢板作为隧道吸声装饰板。

（3）膨胀珍珠岩防火涂料

珍珠岩是多孔无机材料,材料内部存在大量相互连通的空隙与孔洞,传入气孔的声波一方面会裹挟空气运动与孔壁产生摩擦,在空气黏滞作用和热传递作用下,使声能转化为热能被消耗;另一方面,未被消耗的声波会在气孔内迂回的发生反射或散射，部分声能反射回声场所在空气中，其余的反射回材料内部，引起孔壁振动，声波与材料这样反复地交互作用达成动态平衡时，部分声能就被材料所吸收。而高频噪声相比于低频噪声震动快,空气介质疏密变化次数频繁,微孔内空气的动能-热能转换快,声能消耗大故而降噪效果好。因而对中小型车辆通行较多的隧道，故采用膨胀珍珠岩防火涂料。

四、工艺验证

为获取隧道减振降噪施工技术的实际效果，采用相同车辆在相同环境下分别行驶在隧道减振降噪路段和隧道-般路段的试验方法进行比较分析，现场收集了3组车辆产生的噪声值。

五、结语

公路隧道工程的提升改造中，为了满足公路运营期某些路段对隧道工程的减振降噪要求，通过调整隧道应用新材料、增设降噪设施、优化隧道路面结构等技术设计措施，能够在一定程度上减轻车辆通过隧道时产生的噪声。在充分考虑各种因素的基础上，制定合理的降噪工程方案是实施降噪工程的关键。在实施过程中，需要严格控制质量，确保达到预期效果。

参考文献

[1]张秋美.公路隧道水泥混凝土路面抗滑性能及降噪技术研究[D].长安大学，2017.

[2]蔡正森，何哲，邱志雄，等.不同纹理混凝土路面的抗滑与降噪性能研究[J].混凝土，2018，No.342（04）：10-12+17.